(57)【要約】ヘッドホンまたはヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニットである。この頭部装着型ユニットは、神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）と接続するためのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）と、神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）に向けて送信されるべき信号を処理するため、または神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）から受信された信号を処理するための処理ユニット（１６）と、電源（１８）とを備えている。【選択図】  図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドホンまたはヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）であって、
少なくとも１つの神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）と接続するための少なくとも１つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）と、
前記少なくとも１つの神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）に向けて送信されるべき信号を処理するため、または前記少なくとも１つの神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）から受信された信号を処理するための、１つまたは複数の処理ユニット（１６）と、
電源（１８）と、
を備える頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）が、トランスキュテイヌス・コネクタまたはパーキュテイヌス・コネクタとして実現される、請求項１に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）が、前記神経インターフェースと無線通信し、および／または前記神経インターフェースに電気エネルギーを無線で供給するよう構成された電磁放射コネクタである、請求項１または２に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）が、前記接続神経インターフェースへの接続を確立するために、無線信号、電磁信号、誘導信号および／または光信号を使用するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項５】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が神経刺激装置を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項６】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が、神経、聴覚神経、視神経、脳幹、皮質、迷走神経、または深部脳の上、その中、またはその近傍に配置された、刺激装置またはインプラントを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項７】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が、特定の神経もしくは脳の領域上、その中、またはその近傍に配置された神経記録装置またはインプラントを備え、神経活動を記録するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項８】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が、皮質および／または末梢神経系から神経活動を記録する神経記録装置を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項９】
神経活動を受信するよう構成された頭皮ユニットをさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１０】
前記頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）が１つ以上のサラウンドセンサ（２１）を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１１】
前記１つ以上のサラウンドセンサ（２１）が、１つのマイクロホン、複数のマイクロホン、異なる方向を指向する少なくとも２つのマイクロホン、および／または、ビーム形成を実行するように構成された少なくとも３つのマイクロホンを備える、請求項１０に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１２】
前記プロセッサ（１６）が、１つ以上のマイクロホンを介して受信されたオーディオ信号のバイノーラル処理を実行し、前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用しながら、前記頭部装着型ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）を介してバイノーラル合成を出力するように構成される、請求項１０に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１３】
前記サラウンドセンサ（２１）が少なくとも１つの視覚センサを備え、前記プロセッサ（１６）が、前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用して、前記視覚センサを介して受信された視覚信号を前記頭部装着ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）へと伝送するように構成される、請求項９または請求項７〜９のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１４】
前記頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）が、周辺機器と通信するため、および／または通信インターフェース（１９）を介して信号を受信し、前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用しながら前記頭部装着型ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）を介して前記信号を伝送し、および／または前記通信インターフェース（１９）を介して前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用しながら前記頭部装着型ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）から信号を伝送するための、通信ユニットを備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１５】
前記電源（１８）がバッテリおよび／または再充電可能なバッテリを備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１６】
電源（１８）がエネルギーハーベスタおよび／またはソーラー・ユニットを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１７】
前記１つ以上のサラウンドセンサ（２１）が、異なる方向を指向する少なくとも２つのマイクロホン、またはビーム形成を実行するように構成された少なくとも３つのマイクロホンを備える、請求項１０に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１８】
２つの蝸牛インプラント（５ａ，５ｂ）と通信するように構成された２つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ）を備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１９】
ヘッドホンまたはヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）であって、
神経活動を受信するように構成された神経インターフェースとしての少なくとも１つの頭皮ユニットと、
前記少なくとも１つの神経インターフェースから受信された信号を処理するための１つまたは複数の処理ユニット（１６）と、
電源（１８）と、
を備える頭部装着型ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ヘッドホンまたはヘッドバンドの形状を有し、神経インターフェース（neural interface）に接続するためのコネクタを含む頭部装着型ユニット（head wearable unit）に関する。
【０００２】
神経インターフェースは、典型的にはインプラントされたユニットであり、特定の神経または神経線維、またはインプラントされた人のニューロンと密接に接触している。神経インターフェースは、刺激装置（例えば、プロテーゼの知覚装置: prosthetic sensory device）または神経記録装置として作用することができ、または両方の組合せでありうる。
【０００３】
蝸牛インプラント、網膜インプラント、脳幹インプラント、皮質インプラント（cortical implant）、脳深部刺激用のインターフェースおよび／または迷走神経刺激用のインターフェースは、神経刺激装置の例である。神経記録装置は、皮質（cortex）または末梢の神経系からの信号を記録することができる。さらに、外部から神経活動を記録するように構成された、脳波記録（ＥＥＧ）ユニットとも呼ばれる、頭皮ユニットのようなインプラントされていない神経インターフェースが存在する。
【０００４】
計算技術の進化し続ける小型化と良好で利用可能な生体適合性とにより、神経プロテーゼ（neural prostheses）、特に蝸牛および網膜インプラントのような知覚プロテーゼが普及してきた。これらのインプラントは作動するとほぼ言えるが、それらが仮に種々の感覚［非特許文献１］、［非特許文献２］、［非特許文献３］の神経処理に既に利用可能な計算モデルを利用した場合、それらの性能はかなり改善され得るであろう。しかしながら、神経処理の高度モデルのリアルタイム・シミュレーションは、はるかに多くのエネルギーを消費する［非特許文献４］。残念なことに、バッテリに対するムーアの法則（Moore's law）は存在せず［非特許文献５］、このことは、進歩したモデルを使用するであろう−現在典型的な−耳掛け型（behind-the-ear）インプラントプロセッサを、それらの通常のサイズで構築するために必要なスケールにおいては、エネルギー源をより小型化することができないことを意味する。したがって、改善されたアプローチが必要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】[1] W. Nogueira, A. Katai, T. Harczos, F. Klefenz, A. Buechner, and 8. Edler, "An Auditory Model Based Strategy for Cochlear Implants," in Proc. 29th Annu. Int. Conf IEEE EMBS, Lyon, France, 2007, pp. 4127-4130.
【非特許文献２】[2] T. Harczos, A Chilian, and P. Husar, "Making use of auditory models for better mimicking of normal hearing processes with cochlear implants: the SAM coding strategy," IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst, vol. 7 (4), pp. 414-425, 2013.
【非特許文献３】[3] B. S. Wilson and M. F. Dorman, "Cochlear implants: Current designs and future possibilities," J. Rehahil. Res. Dev, vol. 45 (5), pp. 695--730, 2008.
【非特許文献４】[4] T. Harczos. "Cochlear implant electrode stimulation strategy based on a human auditory model," PhD dissertation, Department of Electrical Engineering and lnfonnation Technology, Ilmenau University of Technology, 2015.
【非特許文献５】[5] F. Schlachter, "No Moore's Law for batteries," PNAS, vol. 110 (14), p.5273, 2013.
【非特許文献６】[6] M Jeschke and T. Moser, "Considering optogenetic stimulation for cochlear implants," Hear. Res, vol. 332, pp. 224-234, 2015.
【非特許文献７】[7] Online resource: http://www.cochlear.com/wps/wcm/connect/us/recipients/nucleus-6/nucleus-6-accessories/customize (last browsed on 2016-02-19).
【非特許文献８】[8] Online resource: http://www.medel.com/us/skins/ (last browsed on 2016-02-19).
【非特許文献９】[9] Online resource: http://www.wpzses.com/images/large/Jv/Monster-Beats-Studio-Ferrari-7 04 LRG.jpg (last browsed on 2016-02-19).
【非特許文献１０】[10]  E. A Lopez-Poveda, A. Eustaquio-Martln, J. S. Stohl, R D. Wolford, R. Schatzer, B. S. Wilson, "A Binaural Cochlear Implant Sound Coding Strategy Inspired by the Contralateral Medial Olivocochlear Reflex," Ear Hear, vol. 37 (3), pp. e138-el48, 2016.
【非特許文献１１】[11] B. Laback and P. Majdak, "Binaural jitter improves interaural timedifierence sensitivity of cochlear implantees at high pulse rates," PNAS, vol. 105 (2), pp. 814-817, 2008.
【非特許文献１２】[12] A. Buechner, K-H. Dyballa, P. Hehrmann, S. Fredelake, and T. Lenarz, "Advanced Beamforrner.; for Cochlear Implant Users: Acute Measurement of Speech Perception in Challenging Listening Conditions," PLoS ONE, vol. 9 (4), 9 pages, DOI: 10.1371/journal.pone.0095542, 2014.
【非特許文献１３】[13] K. Kokkinakis, B. Azimi, Y. Hu, and D. R Friedland, "Single and Multiple Microphone Noise Reduction Strategies in Cochlear Implants," Trends in Amplification, vol. 16 (2), 102-116, 2012.
【非特許文献１４】[14] S. Debener, R. Emkes, M. De Vos, M. Bleichner, "Unobtrusive ambulatory EEG using a smartphone and flexible printed.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、制限されたバッテリ容量と制限されたプロセッサ性能とに起因する障害を回避することを可能にする概念を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、独立請求項の主題によって解決される。
【０００８】
本発明の実施形態は、ヘッドホン又はヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニットを提供する。頭部装着型ユニットは、電磁放射コネクタのような少なくとも１つのコネクタ、または一般的には、蝸牛インプラントのような神経インターフェースを接続するための無線または有線のコネクタを備える。このユニットは、神経インターフェースから受信されるか、または神経インターフェースを介して送信されるべき、信号を処理するための（単一コアまたはマルチコア）プロセッサをさらに含む。さらに、このユニットは、例えば、充電式バッテリなどのバッテリ、またはソーラーパネルなどの一種のエネルギーハーベスタのような電源を備える。ここで、この接続は、神経インターフェースと通信し、および／または電気エネルギーを神経インターフェースに提供するという目的を有してもよい。
【０００９】
本発明の実施形態は、「ヘッドホンプロセッサ」が、ヘッドホンまたはヘッドバンドの形成要素に容易に埋め込まれる、より高い容量のバッテリによってサポートされる計算能力を増大させるのを助ける、という原理に基づいている。蝸牛インプラント（ＣＩ）用のいくつかの進歩した信号処理スキームが開発されてきたが、実際の身体装着型インプラントの障害は、常に処理能力およびバッテリ寿命であった。これらの障害は、電源とプロセッサとをヘッドホンまたはヘッドバンドに統合する場合に克服することができる。設計上の観点からみると、ヘッドホンがライフスタイル製品になっており、公然とヘッドホンを着用すること、及びヘッドホンを着用する姿を見られることが流行にもなっているので、この形状は意味がある。このヘッドホン／ヘッドバンドは、さらなる実施形態に関して説明されるように、さらなる利点を有する。
【００１０】
コネクタ(ヘッドホンの一部)とインプラント(典型的には頭蓋または頭皮の数ミリメートル下に配置される)との間の接続は、実施形態によれば、電磁放射(例えば誘導または無線周波数リンク)、すなわち無線、または電気、すなわち有線、または半透明または光ファイバベースの伝送(またはこれらの任意の組合せ)を介した光を使用して、実現することができる。パーキュテイヌス接続（percutaneous connection）は、このような有線またはファイバベースの伝送を可能にする一方で、トランスキュテイヌス接続（transcutaneous connection）は、有線伝送を可能にする。
【００１１】
別の実施形態は、１つまたは複数のサラウンドセンサを備える頭部装着型ユニットを提供する。実施形態によれば、サラウンドセンサは、１つのマイクロホン、複数のマイクロホン、異なる方向を指向する少なくとも２つのマイクロホン、および／またはビーム形成を実行するように構成された少なくとも３つのマイクロホンを備えることができる。ここで、ヘッドホン形状の利点は、マイクロホンをさらに離して配置することができ、特別な音場をより良好に再現できるように、異なる方向を指向させることも可能なことである。ここでは、この形状は、第２の利点、即ち１つのユニットがユーザに対しその両方の耳に信号を提供できるという利点を有する。しかしながら、神経インターフェースを介して両側（左と右）の蝸牛神経を接続する必要はないことに注意すべきである。例えば、一方の耳は、上述したコネクタを用いて、神経インターフェースとしてのＣＩに接続され他方の耳は、ヘッドホンの一般的な音響インターフェースに接続されてもよい。ここで、さらなる実施形態によれば、ヘッドホンのプロセッサは、コネクタおよび神経インターフェースを介して、バイノーラル合成を出力するために、1つ以上のマイクロホンを介して受信されたオーディオ信号のバイノーラル処理を実行するよう構成されてもよい。これは、ユーザに対して音響信号の空間情報を提供できる点で有利である。
【００１２】
別の実施形態によれば、サラウンドセンサは、カメラなどの１つまたは複数の視覚センサを備えることができる。この場合、神経インターフェースは、典型的には、ＣＩではなく、網膜インプラントである。従って、プロセッサは、カメラからの信号を処理し、コネクタを介して神経インターフェース／網膜インプラントに対してその信号を出力する。ここで、ヘッドホン設計は、視覚センサの良好な位置決めを可能にするので、有意義である。
【００１３】
さらなる実施形態によれば、電源は、バッテリまたは再充電可能なバッテリを備えることができ、再充電は、追加の実施形態によれば、内部的デバイス、すなわち、ソーラーパネルなどのエネルギーハーベスタを使用して実行することができる。一実施形態によれば、インプラントが完全に埋没されている場合には、パーキュテイヌス接続またはトランスキュテイヌス接続は、その１つ又は複数のインプラントにエネルギーを供給するためのみ、例えばそれらの内部電池を充電するためにのみ使用される。この場合、プロセッサは、電子機器に充電する任務を引き受け、ここで神経インターフェースに送信される信号は、エネルギー信号である。
【００１４】
別の実施形態は、無線インターフェースなどの通信インターフェースを備え、コネクタおよび神経インターフェースを介して外部からの信号をユーザに送信することを可能にする頭部装着型ユニットを提供する。逆に、神経インターフェースは、上述したように神経記録装置であってもよい。後者の環境では、通信インターフェースは、神経インターフェースから受信された信号を、例えば医療装置などの外部装置に送信することを可能にする。この環境では、神経インターフェースを含む一般的に使用されるヘッドセンサの代わりに、より快適な装置を使用することが可能になる。この場合、神経インターフェースは、頭皮ユニットとして実現されてもよく、即ち、インプラントされた部分として実現されなくてもよいことに留意されたい。
【００１５】
一実施形態によれば、頭皮ユニット又は神経記録装置は、ＣＩのような刺激装置と組み合わせてフィードバックループを構成することを可能にする。これは、刺激に対するユーザの生理学的反応を直接測定し、例えば刺激手順を適応させることができるという利点を有する。
【００１６】
本発明の一態様は、ヘッドホンまたはヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニットを提供する。この頭部装着型ユニットは、神経活動を受信するように構成された神経インターフェースとしての頭皮ユニットと、神経インターフェースから受信される信号を処理するプロセッサと、電源とを備える。
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】第１実施形態にかかる、神経インターフェースとして神経刺激装置を接続するヘッドホン形状を有する頭部装着型ユニットの概略図である。
【図１ｂ】第２実施形態にかかる、神経インターフェースとして神経刺激装置を接続するヘッドバンド形状を有する頭部装着型ユニットの概略図である。
【図１ｃ】第３実施形態にかかる、神経インターフェースとして神経記録装置を接続するヘッドホン形状を有する頭部装着型ユニットの概略図である。
【図２】進化した実施形態にかかる、ヘッドホン形状を有する頭部装着型ユニットの概略図である。
【図３】進化した他の実施形態にかかる、ヘッドホン形状を有する頭部装着型ユニット（の一部）の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。ここで、同一または類似の対象物には同一の参照符号を付し、その説明は相互に適用可能であり、相互に置換可能である。
【００２０】
図１ａは、２つのイヤホン１４ａ，１４ｂを有するヘッドホン１０を示している。従来のヘッドホンとは対照的に、このヘッドホン１０は、ＣＩのような神経インターフェース５ａおよび５ｂ用の１つまたは複数のコネクタ１２ａおよび１２ｂを備えている。さらに、ヘッドホン１０は、プロセッサ１６および電源１８を備えている。
【００２１】
ここではトランスキュテイヌス通信コネクタであるコネクタ１２ａおよび１２ｂは、蝸牛インプラント５ａおよび５ｂと通信するように構成されている。一つは右耳用でもう一つは左耳用の２つの蝸牛インプラント５ａおよび５ｂは、ユーザ１の頭部にインプラントされ、聴覚神経または音響神経とも呼ばれる蝸牛神経と密接に連係され、それにより神経刺激装置として作動する。蝸牛インプラントの典型的な位置に起因して、コネクタ１２ａ及び１２ｂは、ユーザ１の両耳に近接して配置される。
【００２２】
コネクタ１２ａおよび１２ｂは、蝸牛インプラント５ａおよび５ｂと通信するように構成される。したがって、コネクタ１２ａおよび１２ｂは、ユーザ１の頭部の外部から頭部内に配置された蝸牛インプラント５ａおよび５ｂに通信するように構成されたコイル、アンテナまたは誘導性インターフェース（一般的には、近距離無線通信インターフェース）を備えることができる。ここで、各インプラント５ａおよび５ｂは、任意選択で、コネクタ１２ａおよび１２ｂ用の相対部（図示せず）を有していてもよい。この相対部は、インプラント５ａおよび５ｂ内に配置されてもよく、あるいは、皮膚下に別個の要素として配置され、かつ例えば細い配線を用いて、インプラント５ａおよび５ｂに接続されていてもよい。コネクタ１２ａおよび１２ｂは、−代替的または追加的に−インプラント５ａおよび５ｂにエネルギーを供給するよう構成されてもよいことに留意されたい。この代替的な実施形態によれば、光接続が行われてもよい。
【００２３】
例えばＡ３１Ｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ａ７  ＣＰＵのような、コネクタ１２ａ及び１２ｂへの信号を処理するプロセッサ１６（配線１５を参照）は、ヘッドホン１０のヘッドギア１３内に配置される。ここでは、電源１８、例えば充電式バッテリパックも配置される。ヘッドギア１３または一般的にはヘッドホン１０は、高い容量を有するバッテリとともに、高い計算能力のプロセッサに十分なスペースを提供する。以下では、新たな形成要素を有する神経プロテーゼの利点について説明する。
【００２４】
［非特許文献２］では、聴覚モデルベースのＣＩ信号処理戦略が導入され、ＣＩユーザ［非特許文献４］に対して、（ＣＩユーザによって知覚される際に）より良好なピッチ識別とスピーチ及び音楽の品質向上とを含む、有意な利益をもたらすことが示された。
【００２５】
シミュレーションはまた、新規な戦略のバイノーラルの使用により、ＣＩユーザ１が、はるかに良好な音源定位作業を実行できるようになることを示した。このアルゴリズムの計算上の難点は、聴覚モデルであることが示された。平均的なＰＣは、このモデルをリアルタイムでシミュレートすることができるであろうが、現在のＣＩプロセッサ１６はそうではない。最近、現在採用されている頭蓋底膜（basilar membrane）サブモデルをより単純なもの（［非特許文献４］第１２３−１２４頁参照）と交換することの効果が研究されている。定性的には、得られた刺激パターンは元のものとは顕著に相違しなかったことが見出された（しかしながら、定量化はまだ行われていない）。さらに、得られた複合モデルは、以前よりも約８０％速くシミュレートすることができた（［非特許文献４］第８０−８１頁参照）。このような増加によってもまだ、現在のＣＩプロセッサ１６における直接的な使用が可能になる訳ではないが、試験で（２０個のＣＩ電極に対する刺激パターンを計算する）は、得られたアルゴリズムが、主としてタブレットおよびスマートフォンで使用される、中間レンジ、低電力、１８ｘ１８ｘ０．６５ｍｍプロセッサであるＡ３１Ｓ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ−Ａ７  ＣＰＵ上で円滑に実行されることが示された。例えば将来の光蝸牛インプラント［非特許文献６］において、現在のＣＩシステムよりも実質的に多くの刺激チャネルが存在する場合、現在のプロセッサは、必然的に、生体由来の刺激パターン（bio-inspired stimulation patterns）を計算する際に支障となるであろう。上記のような安価なＣＰＵ１６であっても、神経プロテーゼの信号処理を可能にする、全く新たな世界を切り開く可能性がある。
【００２６】
必要となる電力は、ヘッドギア１３又はスピーカハウジング１４ａ／１４ｂに内蔵された電源１８として、リチウムイオン電池によって容易に提供することができる。
【００２７】
ＣＩ／神経インターフェース５ａおよび５ｂを接続するためのコネクタ１２ａおよび１２ｂにとってのキャリアとして、ヘッドホンを使用する別の動機づけ要因は、ヘッドホンがライフスタイル製品となる潜在能力を有することである。種々のヘッドホンが既にこの資質を有しているが、蝸牛インプラントシステムの目に見える部分（耳掛け型またはＢＴＥのようなプロセッサ）は、見えない状態から人目に付く状態への移行過程にある。ＣＩのメーカーは、現在のところ、様々な色のプロセッサを提供する一方で、カラフルなカバー［非特許文献７］及び（サードパーティを介して）高度にカスタマイズ可能なスキン［非特許文献８］を提供している。これらの事実は、それら２つの組合せ、即ちヘッドホンエンクロージャ１０内にＣＩプロセッサ１６が組み込まれることが、ＣＩユーザによって実際に十分に受け入れられ得るであろうことを暗示している。
【００２８】
さらなる動機づけ要因は、解剖学的問題である。現在のＣＩプロセッサは外観においてカスタマイズ可能であるが、サイズおよび形状においては、そうではない。残念なことに、ＣＩユーザ１の中には、プロセッサ形状と彼らの耳介（ｅ）の解剖学的特性との間の不適合性に起因して、彼らのＢＴＥプロセッサ（複数可）を装着する際に問題を抱える人が少なくない。現在、この問題についての唯一の利用可能な対処法は、身体装着されるプロセッサに戻ることであるが、これは、より多くのケーブルと、典型的には音声入力の品質を低下させることを意味する。なぜなら、身体装着されるユニットのマイクロホンが必ずしも目標音源の方向を指向していないからである。カスタマイズ可能な耳パッドクッション１４ａｃおよび１４ｂｃを有するヘッドホンエンクロージャ１０は、真の代替品となり得る。
【００２９】
１つまたは複数の神経コネクタ１２ａおよび１２ｂ、プロセッサ１６および電源１８のような、ヘッドホン１０に組み込まれる構成要素は、図１に示されるように、配線１５によって互いに接続されていることに留意されたい。
【００３０】
図１ｂに関して、別の頭部装着型ユニット、すなわちヘッドバンド１０'について説明する。図１ｂは、図１ａのヘッドホン１０に匹敵するヘッドバンド１０'を示すが、その形状は異なる。
【００３１】
ヘッドバンド１０'は、トランスキュテイヌス・コネクタ１２ａおよび１２ｂの代わりに、パーキュテイヌス・コネクタ１２ａ'および１２ｂ'を含む。パーキュテイヌス・コネクタ１２ａ'および１２ｂ'は、ユーザ１の頭皮の下に配置された相対部７ａおよび７ｂを有し、相対部７ａおよび７ｂは、配線によってＣＩ５ａおよび５ｂに接続されている。ヘッドバンド１０'の他の構成要素１５、１６および１８は、図１ａの実施形態に関して説明したものと同じである。
【００３２】
もちろん、トランスキュテイヌス・コネクタ１２ａおよび１２ｂはヘッドバンド１０'と組み合わせて使用することもできるし、またはその逆に、パーキュテイヌス・コネクタ１２ａ'および１２ｂ'をヘッドホン１０と共に使用することもできる。１つの装置内でトランスキュテイヌス・コネクタとパーキュテイヌス・コネクタとを組み合わせることも可能である。
【００３３】
図１ｃは頭部装着型ユニット１０に匹敵する頭部装着型ユニット１０''を示しているが、これはコネクタ１２''を使用して別の神経インターフェース５''に接続されている。ここでは、神経インターフェース５ａおよび５ｂの代わりに神経インターフェース５''が用いられ、ここで、５''は、例えば、皮質から神経活動を記録する神経記録装置である。この記録装置（例えば、電極のアレイ）は、皮質と接触するか、または皮質と接続され、神経活動、特に皮質に関連する神経活動を受信し、モニターするように構成される。したがって、神経インターフェース５''は、必ずしも耳の隣に設けられる必要はなく、ユーザ１の頭部上のどこか他の場所に設けられてもよい。
【００３４】
この実施形態では、ユニット１０''は脳活動を受信しモニターする目的を有する。受信された脳活動は、プロセッサ１６を使用して処理されるか、またはプロセッサ１６に含まれるメモリを使用して記憶されることができる。
【００３５】
例えば、［非特許文献１２］に示されるように、図３に図示されるような脳波記録（ＥＥＧ）目的のために耳パッドクッション１４ａ／１４ｂ内にレトロな又は耳周りの記録電極２２を組み込むことも容易に考えられる。これらは、プロテーゼ装置のパラメータをフィッティングする、目的のおよび／または閉ループの方法をサポートすることができる。
【００３６】
さらなる実施形態では、頭部装着型ユニット１０''は、例えば、無線または有線として実現可能なコンピュータインターフェースなどのインターフェース１９を備える。このインターフェース１９は、神経インターフェース５''および（トランスキュテイヌスまたはパーキュテイヌスの）コネクタ１２''を使用して、プロセッサによって記録されたデータの出力を可能にする。このインターフェース１９は、装着型ユニット１０''とそれを介するＣＩ５ａおよび５ｂとを、例えばBluetooth（登録商標）オーディオなどのオーディオソースに接続するためにも、使用することができる。インターフェース１９の別の使用形態は、プロセッサによって使用されるソフトウェアの更新または編集である。ここで、新たな特徴は、ソフトウェア更新によって構成されることができる。さらに、フィッティング手順を実行することができ、フィッティングは、典型的には、処理のために使用されるパラメータの修正を含む。
【００３７】
（ＢＴＥエンクロージャと比較して）ハウジング１３のサイズを大きくすることは、より良好な無線接続１９を可能にするであろう。すなわち、より多くの（かつより高性能の）アンテナをこの装置に取り付け可能になるだけでなく、直接視線（赤外線など）を必要とする送信機および受信機を容易に配置することもできる。さらに、無線送信電力に対する安全性の制約は、アンテナを頭蓋から遠くに配置することにより、さらに容易に遵守され得るであろう。
【００３８】
上記の実施形態では、神経インターフェース５ａ、５ｂ、５''が、蝸牛インプラントの文脈、及び皮質的神経記録装置の文脈で説明したが、視覚的インプラント、聴覚的インプラント、認知的インプラント（cognitive implants）または一般的に頭脳コンピュータインターフェースのような他のインターフェースも使用可能であることは明らかである。ここで、神経インターフェースが外部からユーザ１へデータの送信を可能にするか、またはユーザ１から外部へデータの送信を可能にするかは、違いはない。
【００３９】
図２に関連して、ヘッドホン１０の進化した実施形態を説明する。図２は、ヘッドホン１０に実質的に対応するヘッドホン１０'''を示し、このヘッドホン１０'''は追加のサラウンドセンサ２１を備えている。
【００４０】
サラウンドセンサ２１は、周囲から音響信号を受信し、それをプロセッサ１６を用いて処理し、その処理済み信号を、コネクタ１２ａ'および１２ｂを介して１つまたは複数の蝸牛インプラント５ａおよび５ｂによってユーザ１へ送信することを可能にする、マイクロホンまたは好ましくはマイクロホン配列であってもよい。
【００４１】
ここで、ヘッドホン設計によって、より良好なマイクロホン又はより多数のマイクロホンをヘッドギア１３内に集積するためのより大きなスペースが可能になる。
【００４２】
スペースの制限が緩和されることにより、わずかに大きなスペースを必要とするが、より良好な応答特性を有する複数のマイクロホン２１を使用することができる。設計段階のマイクロホン配置は、様々な方向に面する表面を利用することができるであろうし、より進歩したビーム形成［非特許文献１２］、及びノイズ抑制アルゴリズム［非特許文献１３］をサポートするであろう。
【００４３】
頭部装着型ユニットは、例えば、共通のトランスデューサ又はコネクタ１２ａ／１２ｂ及び神経インターフェース５ａ／５ｂを介して、両耳に音響データを供給できるように配置されているので、この形状は、直接的な両耳間／インターラテラルの接続に関して追加的な利点をもたらす。
【００４４】
提案のプロセッサ１６の実施形態では、左側と右側との間の直接（有線）接続は困難なく実現でき、これは、より精緻なバイノーラル処理アルゴリズムをより容易にかつよりエネルギー効率的に実装できることを意味する。中間オリーブ蝸牛束反射（medial olivocochlear reflex）のエミュレーションを容易に実施することができ、これにより、より良好な左右分化（lateralization）をサポートし、ノイズの存在下で信号対雑音比を改善できるであろう［非特許文献１０］。両耳的にコヒーレントなジッタは、蝸牛インプラントされた人の高パルスレートにおける両耳間時間差感度をさらに改善するであろうし［非特許文献１１］、したがって、音源定位をサポートするであろう。上記（及び他のバイノーラル）アルゴリズムに必要とされる両耳間通信は、人体に絶えず放射し、エネルギーを消費する、無線の身体領域ネットワーク及び他の無線ソリューションを必要としないであろう。
【００４５】
さらに、多くの聴覚障害患者は、二様式的（bimodally）にフィットされ得ることに留意すべきである。これは、彼らの左耳および右耳が、完全に異なる刺激パラダイム（補聴器、骨固定補聴器、直接蝸牛刺激装置、蝸牛インプラント、脳幹インプラントなど）に基づく装置を備え得ることを意味する。種々の聴覚装置の処理ユニットは、提案のエンクロージャ内に、より容易に収容されかつインターフェースされることができる。
【００４６】
上述したように、さらなる実施形態によれば、電源（１８）は、ヘッドバンド（１３）の頂部に取り付けられるソーラーパネルによって強化されることができ、バッテリの消耗に対抗することができる。代替的に、振動を電気エネルギーに変換するハーベスタのような他のエネルギーハーベスタを使用することもできる。
【００４７】
また、上述した実施形態では、頭部装着型ユニットがヘッドホンである場合について説明してきた。この装着型ユニットは、ヘッドホンと同じ利点を可能にするヘッドバンドのような異なる形状を有してもよいことに留意すべきである。
【００４８】
以下に、異なる構成を有する追加の実施形態を説明する。一実施形態は、神経インターフェースの処理ユニットを収容するためのヘッドホンまたはヘッドバンドに似た、頭部装着エンクロージャを提供し、これは、装置の長期間の快適な装着を可能にし、その一方で電子部品および他の部品が要求する十分なスペースを提供する。
【００４９】
さらなる実施形態によれば、神経インターフェースは、刺激装置（例えば、プロテーゼ知覚装置）または神経記録装置として作用することができ、または両方の組合せであってもよい。刺激神経インターフェースは、神経プロテーゼに接続されてもよく、蝸牛、網膜、脳幹、及び皮質のインプラント、並びに脳深部神経刺激又は迷走神経刺激のための装置を含んでもよい（しかしこれらに限定されない）。
【００５０】
代替的に又は追加的に、神経記録インターフェースは、脳の任意のアクセス可能な部分（例えば、皮質）又は末梢神経系（例えば、蝸牛内の聴覚神経）又は頭皮（例えば、ヘッドホンに似た頭部装着エンクロージャの耳クッションに組み込まれた記録用電極）から、記録することができ、記録された神経活動は、診断のため、脳インターフェースのため、又は任意の他の目的で使用され得る。神経インターフェースが聴覚的または視覚的プロテーゼを含む場合、それは、任意の知覚様式に対して、１つ（片側）または２つ（両側）のユニットから構成され得る。
【００５１】
さらなる実施形態によれば、頭部装着エンクロージャは、前述の神経インターフェースとの任意の組み合わせで、従来の補聴器、音響光学補聴器、骨固定型補聴器、または直接蝸牛刺激装置（蝸牛への機械的振動を伝達する）のような、直接神経刺激以外の刺激パラダイムを有する、知覚補助具を収容することもできる。
【００５２】
神経インターフェースが、同じ様式(例えば、両側蝸牛インプラント)の両側知覚プロテーゼを含む場合、提案のエンクロージャは、ヘッドホンまたはヘッドバンドに似た頭部装着エンクロージャの左右端部間の簡単なケーブルを介して、精緻な同期両側処理(聴覚プロテーゼの場合、バイノーラル処理)のための効率的な方法を提供する。これにより、絶えず人体に放射させ、不必要にエネルギーを消費させる無線の身体領域ネットワークおよび他の無線ソリューションを省略することができる。
【００５３】
神経インターフェースが少なくとも１つの蝸牛インプラントを含む場合、提案のエンクロージャ内の電子回路およびバッテリに利用可能な容量が増大するため、より精緻な信号処理戦略を適用することができ、これはインプラントされた者にとって有益であることが示されている［非特許文献４］。
【００５４】
提案のエンクロージャ内に収容された両側蝸牛インプラントの場合、中間オリーブ蝸牛束反射のエミュレーションを容易に実施することができ、これにより、より良好な左右分化をサポートすることができ、ノイズの存在下で信号対雑音比を改善することができた［非特許文献１０］。さらに、両耳的にコヒーレントなジッタは、蝸牛インプラントされた人の高パルスレートにおける両耳間時間差感度をさらに改善するであろうし［非特許文献１１］、したがって、音源定位をサポートするであろう。
【００５５】
神経インターフェースの処理ユニットを収容するための提案されたエンクロージャのサイズは、（例えば、耳掛け型蝸牛インプラントプロセッサのハウジングと比較して）増大しているので、（例えば、ビーム形成又はマルチマイクロホン・ノイズ低減アルゴリズム［非特許文献１３］のような先進的オーディオ信号処理のためのより多数のマイクロホンのような）より多数の音響又は視覚センサを配置すること、又はバッテリの消耗に対処するためにヘッドホン／ヘッドバンドの頂部にソーラーパネルを取り付けることを可能にする。
【図１ａ】
2019537464.tif 000003
【図１ｂ】
2019537464.tif 000004
【図１ｃ】
2019537464.tif 000005
【図２】
2019537464.tif 000006
【図３】
2019537464.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月22日(2019.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドホンまたはヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）であって、
少なくとも２つの神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）と接続し、前記少なくとも２つの神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）と通信するよう構成される、少なくとも２つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）と、
前記少なくとも２つの神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）に向けて送信されるべき信号を処理するための、１つの処理ユニット（１６）と、
電源（１８）と、
を備える頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項２】
前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）が、トランスキュテイヌス・コネクタまたはパーキュテイヌス・コネクタとして実現される、請求項１に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項３】
前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）が、前記神経インターフェースと無線通信し、または前記神経インターフェースに電気エネルギーを無線で供給するよう構成された電磁放射コネクタである、請求項１または２に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項４】
前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）が、前記神経インターフェースへの接続を確立するために、無線信号、電磁信号、誘導信号または光信号を使用するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項５】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が神経刺激装置を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項６】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が、神経、聴覚神経、視神経、脳幹、皮質、迷走神経、または深部脳の上、その中、またはその近傍に配置された、刺激装置またはインプラントを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項７】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が、特定の神経もしくは脳の領域上、その中、またはその近傍に配置された神経記録装置またはインプラントを備え、神経活動を記録するように構成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項８】
前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）が、皮質または末梢神経系から神経活動を記録する神経記録装置を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項９】
神経活動を受信するよう構成された頭皮ユニットをさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１０】
前記頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）が１つ以上のサラウンドセンサ（２１）を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１１】
前記１つ以上のサラウンドセンサ（２１）が、１つのマイクロホン、複数のマイクロホン、異なる方向を指向する少なくとも２つのマイクロホン、または、ビーム形成を実行するように構成された少なくとも３つのマイクロホンを備える、請求項１０に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１２】
前記処理ユニット（１６）が、前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用して、前記頭部装着型ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）を介してバイノーラル合成を出力するために、１つ以上のマイクロホンを介して受信されたオーディオ信号のバイノーラル処理を実行するように構成される、請求項１０又は１１に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１３】
前記サラウンドセンサ（２１）が少なくとも１つの視覚センサを備え、前記処理ユニット（１６）が、前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用して、前記視覚センサを介して受信された視覚信号を前記頭部装着ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）へと転送するように構成される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１４】
前記頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）が、周辺機器と通信するため、または通信インターフェース（１９）を介して信号を受信し、前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用して前記頭部装着型ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）を介して前記信号を転送し、または前記通信インターフェース（１９）を介して前記コネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を使用して前記頭部装着型ユニットに接続された前記神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）から信号を転送するための、通信ユニットを備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１５】
前記電源（１８）がバッテリまたは再充電可能なバッテリを備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１６】
電源（１８）がエネルギーハーベスタまたはソーラー・ユニットを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１７】
前記１つ以上のサラウンドセンサ（２１）が、ビーム形成を実行するように構成された、異なる方向を向いた少なくとも２つのマイクロホン、または少なくとも３つのマイクロホンを備える、請求項１０に記載の頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）。
【請求項１８】
ヘッドホンまたはヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニット（１０，１０'，１０''，１０'''）であって、
神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）としての少なくとも２つの蝸牛インプラントと接続するための少なくとも２つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）であって、前記少なくとも２つの蝸牛インプラント（５ａ，５ｂ，５''）と通信するよう構成される、少なくとも２つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）と、
１つ以上のマイクロホンと、
前記少なくとも２つの神経インターフェース（５ａ，５ｂ，５''）に対して送信されるべき信号を処理し、前記１つ以上のマイクロホンを介して受信されたオーディオ信号のバイノーラル処理を実行し、前記少なくとも２つのコネクタ（１２ａ，１２ｂ，１２ａ'，１２ｂ'，１２''）を用いてバイノーラル合成を出力するよう構成される、１つの処理ユニット（１６）と、
電源（１８）と、
を備える頭部装着型ユニット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の実施形態は、ヘッドホン又はヘッドバンドの形状を有する頭部装着型ユニットを提供する。頭部装着型ユニットは、電磁放射コネクタのような少なくとも１つのコネクタ、または一般的には、蝸牛インプラントのような神経インターフェースを接続するための無線または有線のコネクタを備える。このユニットは、神経インターフェースから受信されるか、または神経インターフェースを介して送信されるべき、信号を処理するための（単一コアまたはマルチコア）プロセッサをさらに含む。さらに、このユニットは、例えば、充電式バッテリなどのバッテリ、またはソーラーパネルなどの一種のエネルギーハーベスタのような電源を備える。ここで、このコネクタは、神経インターフェースと通信し、および／または電気エネルギーを神経インターフェースに提供するという目的を有してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
コネクタ(ヘッドホンの一部)とインプラント(典型的には頭蓋または頭皮の数ミリメートル下に配置される)との間の接続は、実施形態によれば、電磁放射(例えば誘導または無線周波数リンク)、すなわち無線、または電気、すなわち有線、または半透明または光ファイバベースの伝送(またはこれらの任意の組合せ)を介した光を使用して、実現することができる。パーキュテイヌス接続（percutaneous connection）は、このような有線またはファイバベースの伝送を可能にする一方で、トランスキュテイヌス接続（transcutaneous connection）は、無線伝送を可能にする。
【国際調査報告】
2019537464.tif 000008
2019537464.tif 000009
2019537464.tif 000010
2019537464.tif 000011